[實用新型]一種CAN總線傳感器節(jié)點

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120169348.5
• 申請日: 2011-05-25
• 公開（公告）號: CN202058029U
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 蔣鵬;吳斌
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型屬于無線傳感器網(wǎng)絡、混雜現(xiàn)場總線、嵌入式系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種可用于化工安全監(jiān)控的CAN總線傳感器節(jié)點。

背景技術

隨著無線通信技術的發(fā)展，無線通信設備不斷成熟，成本也進一步的降低，為了解決工業(yè)環(huán)境及過程控制環(huán)境下的許多移動對象、旋轉對象以及危險環(huán)境對象的監(jiān)測與控制問題，出現(xiàn)了一種混雜的有線/無線現(xiàn)場總線（hybrid?wired/wireless?field?bus）的新技術。

在工作環(huán)境較為惡劣、安全生產(chǎn)風險較高的化工企業(yè)，混雜現(xiàn)場總線技術可以隨作業(yè)現(xiàn)場進行部署，迅速地覆蓋所有工段。當現(xiàn)場工作人員攜帶無線傳感器節(jié)點時，還可以利用無線傳感器網(wǎng)絡的定位技術對工作人員進行實時定位，萬一發(fā)生事故可以對作業(yè)現(xiàn)場的工作人員在事故發(fā)生時刻的位置進行跟蹤，便于設計高效的應急救援方案。基于混雜現(xiàn)場總線技術的現(xiàn)代化化工安全監(jiān)控系統(tǒng)包括ZigBee與CAN總線之間的有線/無線網(wǎng)關、基于ZigBee的無線傳感器節(jié)點、基于CAN總線的傳感器節(jié)點等。

其中，CAN總線傳感器節(jié)點可提供遠距離、可靠、實時的現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)與設備參數(shù)監(jiān)測服務。由于化工企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境較惡劣，CAN總線傳感器節(jié)點的設計要充分考慮防潮、防腐、防爆、成本、功耗以及本質(zhì)安全等因素。尤其是在事故發(fā)生后的生存能力要強，因為這是應急救援過程中的信息生命線。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型提供了一種基于CAN總線技術、可用于化工安全監(jiān)控的CAN總線傳感器節(jié)點。該節(jié)點可用于監(jiān)測化工工藝現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)與設備參數(shù)。

本實用新型采取的具體技術方案：

一種CAN總線傳感器節(jié)點包括電源管理模塊、環(huán)境參數(shù)采集模塊、CAN傳輸模塊、處理器模塊。

所述電源管理模塊包括7.4V鋰電池、5V電壓轉換電路、3.3V電壓轉換電路、1.8V電壓轉換電路。鋰電池JS-7.4V-2.2AH為5V電壓轉換電路提供電源；5V電壓轉換電路的核心為SPX1117M3-5.0低壓差線性穩(wěn)壓電源芯片，其輸出供給3.3V電壓轉換電路、1.8V電壓轉換電路和CAN傳輸模塊；3.3V電壓轉換電路的核心為SPX1117M3-3.3低壓差線性穩(wěn)壓電源芯片，其輸出供給處理器模塊和環(huán)境參數(shù)采集模塊；1.8V電壓轉換電路的核心是SPX1117M3-1.8低壓差線性穩(wěn)壓電源芯片，其輸出供給處理器模塊。

所述環(huán)境參數(shù)采集模塊包括溫濕度采集單元和氣壓采集單元。溫濕度采集單元SHT21數(shù)字式溫濕度傳感器和處理器模塊的Inter－Integrated?Circuit(I²C)總線相連，電源端和3.3V電壓轉換電路相連；氣壓采集單元MS5607數(shù)字式氣壓計和處理器模塊的串行外設接口?(Serial?Peripheral?Interface，SPI)相連，電源端和3.3V電壓轉換電路相連。

所述CAN傳輸模塊包括光耦隔離單元、CAN收發(fā)單元和電源隔離單元。光耦隔離單元的核心為高速光耦6N137，其一端和處理器的CAN接口連接，另一端和CAN收發(fā)單元連接，電源端和5V電壓轉換電路以及電源隔離單元連接；CAN收發(fā)單元的CAN總線信號端和終端電阻連接，電源端和電源隔離單元連接；電源隔離單元的核心為電源隔離器件B0505，其輸入端和5V電壓轉換電路連接。

所述處理器模塊以處理器LPC2109FBD64/01為核心，在其外圍分別搭建了復位電路、晶振電路、JTAG電路以及ISP電路。并且對處理器的各電源引腳進行了退藕處理，復位電路采用專用的復位芯片MAX811S。處理器電源端分別和3.3V電壓轉換電路、1.8V電壓轉換電路相連;處理器的CAN接口與CAN收發(fā)模塊連接；SPI接口和QIYA?氣壓采集單元連接；I²C接口和溫濕度采集單元連接；處理器電源端與3.3V電壓轉換電路、1.8V電壓轉換電路連接。

和現(xiàn)有節(jié)點設備相比，該節(jié)點設備具有如下優(yōu)點：

1、傳輸距離遠、實時性強。該節(jié)點設備采用CAN現(xiàn)場總線協(xié)議，可實現(xiàn)長距離、實時采集和傳輸多種環(huán)境參數(shù)（包括溫度、濕度、氣壓等）。

2、數(shù)據(jù)處理速度快，升級潛力大。本實用新型采用ARM7內(nèi)核的高性能處理器，相比傳統(tǒng)設備數(shù)據(jù)處理能力大大提高，并且選用的處理器外設豐富，具有極大升級潛力。

3、設備運行功耗低。節(jié)點設備的軟硬件都采用低功耗設計，能夠長時間運行。